A Finite Element Beam Model Using Shape Functions that Satisfy the Euler Equations

Euler 방정식(方程式)을 만족(滿足)하는 형상함수(形狀凾數)를 이용(利用)한 보 유한요소모(有限要素)모델

A set of the shape functions which perfectly satisfy the homogeneous Euler Equations has been proposed for deep beam problems. A finite element beam model using the proposed shape functions has been derived by the Galerkin weighted residual method and used to analyze the numerical examples without reduced shear integration, to show the accuracy and efficiency of the proposed shape functions. The result shows that the finite element model using the proposed shape functions gives very accurate solutions for both static and free vibration analyses. The concept of the proposed shape functions is thought to be applied for the finite element analysis of the elasto-static problems.

본(本) 연구(硏究)에서는 포텐셜에너지 이론(理論)을 바탕으로 탄성정력학적(彈性靜力學的) 문제(問題)에 대한 재차 Euler 방정식(方程式)을 완벽히 만족(滿足)하는 새로운 형태(形態)의 형상함수(形狀函數)를 제안(提案)하였다. Shear locking 현상(現像)을 피하기 위한 함차적분(咸差積分)이 필요(必要)없는 이 형상함수(形狀函數)를 사용(使用)한 보 유한요소(有限要素)를 Galerkin 가중잔차법(加重殘差法)으로 유도(誘導)하여 보의 자유진동(自由振動)과 정력학적(靜力學的) 문제(問題)를 해석(解析)하여 이 형상함수(形狀函數)의 효율성(効率性)과 정확도(正確度)를 고찰(考察)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)된 형상함수(形狀函數)를 이용(利用)한 유한요소해(有限要素解)는 보의 靜的解析의 경우 정확해(正確解)와 완벽히 일치(一致)하였으며 자유진동해석(自由振動解析)의 경우에도 월등(越等)한 정확도(正確度)를 보여주었다. 따라서 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)된 형상함수(形狀函數)의 개념(槪念)은 모든 탄성정력학적(彈性靜力學的) 문제(問題) 유한요소해(有限要素解)를 구하는데 적용(適用)될 수 있다고 사료된다.